Ostatnia bitwa o tylną stronę BC-TOPCon: Utrzymaj dolny SiOx zamrożony, strefuj środkową warstwę AlOx/SiOx
Spis treści
Wprowadzenie produktu
"Stary Zhang, ta praca z 26,34% z przednim palcem i pełnym kontaktem tylnym p z podwójną warstwą — następny krok to zrobić tylny palec p również w kształcie palca, i to jest prawdziwy BC. Ale pod palcem p, ta środkowa warstwa SiOx: czy zostajemy przy czystym SiOx z 26,66, czy zamieniamy na AlOx/SiOx, aby skorzystać z efektu pola?" To pytanie pojawiło się dziś rano, zaraz po tym, jak wrzuciłem pracę z 26,34% do grupy czatu linii produkcyjnej, a chłopaki z projektu BC zaczęli to gonić.
W prawdziwym BC-TOPCon dolna warstwa SiOx — ta, która tworzy pasywujące pinhole — nie może być ruszona. Ale "środkowa warstwa SiOx", której pierwotnym zadaniem było blokowanie Ag i zmniejszanie warstwy stopowej, może być zagrana strefowo, gdy palce p zostaną zlokalizowane. Regiony bez kontaktu przechodzą na AlOx/SiOx, aby skorzystać z efektu pola. Regiony kontaktowe, bezpośrednio pod pastą, zachowują czysty SiOx, aby zatrzymać dyfuzję B przed eksplozją. Ta jedna zamiana to największy kawałek, jaki można zjeść na tylnej stronie w skoku o 1,3% abs z 26,34% do 27,6%+.
Parametry Techniczne
Po pierwsze, dwa benchmarki 27%+ BC na stole
Zheng, Z. i in. Maksymalizacja ekstrakcji nośników w hybrydowych ogniwach słonecznych krzemowych z tylnym kontaktem. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Politechnika Pekińska + Golden Stone Energy, certyfikowane 27,62%)
LONGi HIBC, 28,13%, ISFH CalTeC kwiecień 2026 (LONGi HIBC 2.0, trasa HPBC, świeżo ustanowiony rekord). Zbudowany na HIBC 1.0 (Wang G. i in., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81%) iterowany z iPET + LIC; praca w toku, certyfikacja na oficjalnej stronie LONGi.
| Metryka | JinKo 26,66% (dwustronny n-TOPCon) | BJUT + Golden Stone 27,62% (HBC) | LONGi HIBC 28,13% |
|---|---|---|---|
| Struktura | Przedni bor + tylny n-TOPCon pełny kontakt podwójna warstwa | Przedni a-SiOx + tylny p/n naprzemienny (HBC) | Przedni HJT-P + tylny TOPCon-N palec (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 est. | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Kluczowy ruch | Podwójna warstwa SiOx/poli + blokowanie Ag | Gradientowe domieszkowanie B a-Si + domieszkowane O a-SiOx pasywacja frontu | Bipolarna hybrydowa pasywacja (strona P a-Si:H + strona N poli) |
Zwróć uwagę na FF 87,73%. 26,66% osiąga tylko 85,57%. Ta 2% bezwzględna różnica FF to nie coś, co sama "podwójna warstwa od tyłu" może zrekompensować. Wynika to z optymalizacji geometrii palców od tyłu, braku cieniowania siatki na froncie oraz obniżenia rekombinacji kontaktowej do poziomu 400-500 fA/cm² (więcej poniżej).
Zalety techniczne
Jak podwójna warstwa SiOx/poli zmienia się po zlokalizowaniu palców p
Zarówno 26,66% jak i 26,34% "podwójne warstwy" mają pełny kontakt od tyłu — poli pokrywa całą tylną powierzchnię, środkowy SiOx biegnie jako ciągła warstwa. Gdy prawdziwy BC sprawia, że zarówno tylne n, jak i tylne p palce mają kształt palców, stos przechodzi z "koca" na "przeplecione", a te dwie logiki muszą zostać ponownie podzielone.
Dolny SiOx (~1.x nm, miejsce tunelowania) — nigdy się nie przesuwa.
To jest ojczysty teren tej pracy o pasywacji pinhole Das Solar. Rośnie tam klasa 10¹² cm⁻² pinhole zawierających tlen, a obniżenie J₀ do 2-4 fA/cm² opiera się na tym.
W BC dolny SiOx pod palcem p styka się z domieszkowanym B poli, nie P. B ma wyższe Dit na granicy Si/SiO₂, a segregacja B psuje stechiometrię SiOx. Dlatego dolny SiOx po stronie palca p faktycznie powinien być nieco grubszy niż po stronie palca n (+0,2-0,3 nm), z wygrzewaniem wstępnym w 1050°C, aby aktywować B i podnieść krystaliczność do 98% (wartość bazowa podana w pracy 26,34%).
Środkowy SiOx (pierwotnie 1,5 nm, miejsce blokowania Ag) — w BC materiał może być strefowany.
To jest główna zmienna. Środkowy w 26,66/26,34 to czysty termiczny SiO₂, jednofunkcyjny (blokuje Ag + zmniejsza warstwę stopową). W strukturze przeplecionej BC, obszar palca p napotyka dwa nowe problemy, których pełny kontakt nigdy nie musiał rozwiązywać.
Problem A: Strona p-TOPCon jest naturalnie słaba pod względem efektu pola. Ładunek stały od B na granicy Si/SiO₂ jest dodatni (przeciwnie do strony n+). Czysty SiOx nie daje pasywacji efektem pola po stronie p, więc trzeba pożyczyć ładunek ujemny z zewnętrznego stosu AlOx.
Problem B: Rekombinacja na kontakcie metalicznym J₀,metal pod palcem p jest sufitem wydajności BC. Dzisiejsze BC bez srebra osiąga J₀,metal na poziomie ~2400-2500 fA/cm², co odpowiada wydajności ~25,9%. Aby osiągnąć poziom systemu Ag 26,8%, trzeba obniżyć J₀,metal poniżej 400-500 fA/cm².
Czysta warstwa środkowa SiOx nie poradzi sobie z A. Zamiana całej struktury na AlOx/SiOx to kolejna mina.
AlOx/SiOx jako warstwa tunelowa to pułapka, ale jako warstwa środkowa może być strzałem w dziesiątkę
W literaturze miesza się dwa scenariusze, które należy rozdzielić.
Scenariusz 1: AlOx bezpośrednio zastępuje dolną warstwę SiOx jako warstwę tunelową. Praca Kaur (Solar Energy Materials 2021) jest tu przestrogą:
AlOx oraz podwójne warstwy AlOx/SiOx jako warstwy tunelowe pasywują gorzej niż czysty SiOx.
Mechanizm: AlOx/SiOx wyraźnie wzmacnia dyfuzję B i tłumi dyfuzję P. B gromadzi się w „rezerwuarze” w obszarze AlOx, a następnie przenika do c-Si — podwójny efekt rekombinacji Augera i defektów par B-O.
Dodatkowo Al dyfunduje z AlOx do c-Si, tworząc głębokie poziomy, więc rekombinacja SRH również rośnie.
Dlatego dolnej warstwy SiOx absolutnie nie można zastąpić AlOx — to podstawowy powód, dla którego linie bazowe 26,66/26,34 nie drgną, i dokładnie dlatego LONGi HIBC stosuje „stronę P z a-Si:H (logika HJT), stronę N z poly (logika TOPCon)”. Strona P po prostu omija układ SiOx/poly i idzie ścieżką amorficznego wodoru HJT, aby uniknąć pułapki B-SiOx.
Scenariusz 2: AlOx/SiOx znajduje się w pozycji „środkowej” (bez tunelowania, tylko efekt pola i blokowanie Ag). To jest zagranie tylko dla BC:
Dolna warstwa SiOx (1.x nm) pozostaje czystym termicznym SiO₂, tworząc pasywujące pinhole.
Powyżej wewnętrznego poly (p+, wysoka krystaliczność), poniżej zewnętrznego poly (p++, silnie domieszkowany do metalizacji) znajduje się czysta środkowa warstwa SiOx (1-1,5 nm).
W obszarach bez kontaktu (między palcami oraz wewnątrz palców z dala od pasty) środek zamienia się na ultracienki stos AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm). Ujemny ładunek stały AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² daje palcowi p efekt pola i obniża Dit po stronie p-TOPCon.
W obszarach kontaktu (pod otworem pasty) środek pozostaje czystym SiOx — aby zapobiec eksplozji dyfuzji B przez AlOx podczas wypalania (pasta Ag wypala się w 700-800°C, a AlOx staje się niestabilny powyżej 550°C, gdy Si-H dysocjuje).
Nie ma jeszcze publicznych danych o przekroju poprzecznym BC dla tego "strefowego środka", ale łańcuch logiczny się trzyma. a-SiOx:H/AlOx:H o grubościach 6nm/12nm na pasywacji frontowej typu n osiąga już τeff 5,1 ms bez wygrzewania, co pokazuje, że AlOx nie dotykający bezpośrednio c-Si (z a-SiOx lub SiOx pomiędzy) pozwala współdziałać efektowi polowemu i pasywacji chemicznej. Obszar bez kontaktu palca p w BC to dokładnie ten przypadek: dolny SiOx oddziela c-Si, środkowy AlOx/SiOx oddziela wewnętrzny polikrzem, AlOx nigdy nie dotyka c-Si, a ścieżka dyfuzji B jest zablokowana przez dwie bariery: dolny SiOx plus wewnętrzny polikrzem — znacznie bezpieczniej niż AlOx jako bezpośrednia warstwa tunelowa.
Zastosowanie produktu
Trzy wspierające kroki dla lokalizacji palca p (przyrost z 26,34 do 27,6)
| Krok | Poziom bazowy 26,34% | Przyrost z lokalizacji palca p BC | Rozwiązany problem |
|---|---|---|---|
| Dolna warstwa SiOx | Pełny kontakt 1,8 nm (strona p-TOPCon) | 1,8→2,0 nm pod palcem p (anty-pinning B), 1,3-1,5 nm pod palcem n | Segregacja B niszczy SiOx |
| Środkowy SiOx | Czysty SiOx 1 nm (in-situ) | Strefowo: bez kontaktu AlOx(3nm)/SiOx(1nm), kontakt czysty SiOx 1 nm | Słaby efekt polowy po stronie p |
| Zewnętrzny polikrzem | 90 nm p++, pasta z metali alkalicznych | Otwarcie laserowe LCO pod palcem p, otwiera tylko AlOx/SiNx bez uszkadzania polikrzemu/SiOx (iVoc potwierdzone stabilne) | J₀,metal 2400→400 |
| Wygrzewanie | Wstępne wygrzewanie 1050°C, krystaliczność 98% | To samo, ale okno wspólnego wygrzewania palców p/n musi być kompromisem — strona P 880-920, strona B 1050, podział na ~950-980°C długie wygrzewanie | Konflikt budżetu termicznego |
| Metalizacja | Pasta Ag z metalami alkalicznymi (4wt% Na₂O/K₂O) | Kontakt bez srebra Al lub mieszana pasta Ag-Al, wypalanie palca p 700°C J₀,metal ~2400, palca n ~2500 w tych samych warunkach | Bez srebra + zredukuj J₀,metal do 400 |
Te dane o BC bez srebra mają znaczenie: po LCO (otwarciu laserowym kontaktu) iVoc ledwo spada, a Raman nie pokazuje sygnału amorficznego, co dowodzi, że "otwarcie okna bez niszczenia pasywacji poly/SiOx" jest wykonalne — to podstawa procesu dla "zachowania czystego SiOx w środku obszarów kontaktu + okna pasty LCO" pod palcem p w BC. Ale J₀,metal 2400 fA/cm² przekłada się tylko na 25,9% sprawności. Ta 0,9% różnica bezwzględna do systemu Ag 26,8% jest w całości pochłaniana przez rekombinację kontaktową. Wąskie gardło następnego skoku to nie warstwa pasywacyjna, to metalizacja.
O co więc tak naprawdę walczy tył w tym ostatnim skoku do 27%?
Ustaw wszystkie cztery generacje — Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13:
Generacja 25,4%: tył walczył o "charakter dziurek" dolnego SiOx (pasywacja vs rekombinacja), dwuetapowe utlenianie LPCVD tworzące pasywujące dziurki klasy 10¹².
Generacja 26,66%: tył walczył o podwójną warstwę SiOx/poly + środkowy blok Ag z SiOx + laserowe pocienianie, rozwiązując degradację metalizacji i absorpcję pasożytniczą.
Generacja 26,34%: tylny p-TOPCon z pełnym kontaktem podwójnej warstwy + pasta z metalu alkalicznego + wygrzewanie wstępne 1050°C, podgryzając segregację B po stronie p i metalizację.
Generacja 27,6%+ (BC): tył z palcami p/n naprzemiennie, dolny SiOx dostrojony polaryzacją (strona p 2,0 / strona n 1,3) + strefowy środek (niekontaktowy AlOx/SiOx dla efektu pola, kontaktowy czysty SiOx) + otwarcie LCO bez szkody dla pasywacji + metalizacja bez srebra/z niską zawartością Ag dociskająca J₀,metal do 400.
Jedna kontrintuicyjna uwaga: powyżej 27%, w tylnym "połączeniu efektu pola + podwójnej warstwy", AlOx nie może trafić na dół (miejsce tunelowania wysadza dyfuzję B), tylko w środkowy obszar niekontaktowy. To największa różnica w porównaniu z erą PERC, gdzie "AlOx bezpośrednio na c-Si, aby pożyczyć ładunek ujemny". Struktura BC akurat daje przestrzeń na "strefowy środek" (geometria naprzemienna sama niesie strefowanie). Pełnokontaktowy TOPCon po prostu nie może tego zagrać. To też wyjaśnia, dlaczego 26,66/26,34 nigdy nie umieściły AlOx w środku — są pełnokontaktowe, środek musi pełnić podwójną rolę warstwy stopowej + bloku Ag, a czysty SiOx jest bezpieczniejszy.
Co linia pilotażowa BC może spróbować najpierw
Przesuń dolny SiOx palca p z 1,5 do 1,8-2,0 nm — dodaj 30-50% czasu O₂ w LPCVD 620°C, najpierw sprawdź profil ECV segregacji B.
Przeprowadź próbki środka "z dwoma opcjami": Grupa A czysty SiOx 1,5 nm (linia bazowa 26,66), Grupa B niekontaktowy ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm plus kontaktowy czysty SiOx 1,5 nm (dopasuj wyrównanie okna LCO).
Dostroić laser LCO, aby dopasować AlOx — AlOx jest bardziej wrażliwy na 355 nm niż SiOx, więc przepis na głęboki UV 4,8 eV foton "otwieraj tylko SiNx/AlOx bez uszkadzania poly/SiOx" wymaga ponownej kalibracji dla dawek po stronie B i N oddzielnie.
Przełączyć metalizację na pastę mieszaną Ag-Al lub czyste Al, zablokować wypalanie w 700°C — bazowe n/p J₀,metal 2400-2500 wymaga szkła fritowego + atmosfery wypalania + gęstości wzoru kontaktu dostrojonych razem, aby osiągnąć 400-500.
Otwarte pytania dla ekipy metalizacji BC
Wykonalność produkcyjna "strefowanego środka" pod palcem p — czy ALD AlOx tylko na obszarze bez kontaktu wymaga maski, czy nakładasz na całą powierzchnię i pozwalasz LCO usunąć AlOx z obszaru kontaktu? To pierwsze dodaje krok maskowania (BC jest już wystarczająco złożone), to drugie ryzykuje, że laser LCO usunie stos AlOx/SiOx i uszkodzi dolny SiOx pasywujący pinhole (tylko usuwanie AlOx/SiNx zostało zweryfikowane jako nieuszkadzające poly/SiOx; stos AlOx/SiOx nie był).
Ponadto, Golden Stone 27,62% użył "gradientowej pasywacji frontu z B-domieszkowanym a-Si + O-domieszkowanym a-SiOx," z stroną P na logice HJT, a nie TOPCon. Czy HIBC (strona P HJT + strona N TOPCon) osiągnie 28% wcześniej niż pełny TOPCon BC (zarówno palec p, jak i n poly/SiOx)? Linia LONGi 28,13% wygląda, jakby HIBC wygrał, ale prostota urządzenia pełnego TOPCon BC (poly po obu stronach N i P, wspólne wyżarzanie) może wygrać na długoterminowych kosztach. Te dwie podtrasy BC zderzą się następnie na kompromisie "sufit pasywacji vs złożoność procesu".
Cztery artykuły z rzędu (Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13), a logika tylnej strony trzech generacji TOPCon od 25%→26%→27%+ jest kompletna: pasywujące pinhole → podwójna warstwa Ag blokująca + przerzedzenie → interdigitation BC + strefowany środek + kombinacja efektu polowego.
Opinia Ooitech
Pomysł strefowanego środka jest sprytny, ale szczerze mówiąc, trudniejsza walka toczy się na linii produkcyjnej, a nie na desce kreślarskiej. Zmniejszenie J₀,metal z 2400 do 400 oznacza, że dozowanie lasera LCO, frit pasty i profil wypalania muszą utrzymać tolerancję na każdym palcu, płytka po płytce — a to problem powtarzalności linii modułów, tak samo jak fizyki ogniw. Niezależnie od tego, czy branża wyląduje na pełnym TOPCon BC czy HIBC, okno procesowe i tak się kurczy, więc metrologia i kontrola termiczna stosu tylnej strony stają się prawdziwymi bramkarzami. Osoby budujące lub modernizujące linie produkcyjne modułów mogą wiele z tych kompromisów wypalania i laminowania zobaczyć na kanale YouTube Ooitech pod adresem www.youtube.com/ooitech.
